采空区最小流动单元压力损失计算与试验

作     者：张连会 陈世强 赵利群 王君 鲁义 ZHANG Lianhui;CHEN Shiqiang;ZHAO Liqun;WANG Jun;LU Yi

作者机构：湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201 湖南科技大学南方煤矿瓦斯与顶板灾害预防控制安全生产重点实验室湖南湘潭411201 国家能源集团神东煤炭集团柳塔煤矿内蒙古鄂尔多斯017209 

出 版 物：《中国安全科学学报》 (China Safety Science Journal)

年 卷 期：2021年第31卷第12期

页      面：78-84页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0837[工学-安全科学与工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助(51774134,51974119) 湖南省自然科学基金资助(2019JJ60044) 湖南省教育厅资助项目(19A173) 

主　　题：采空区 最小流动单元 压力损失计算 孔隙率 断面风速 

摘      要：为使得采空区气体流动压力损失的计算简捷合理,提出一个新的多孔介质物理模型;根据孔隙率相等和单周期流动原则,切割该多孔介质物理模型,构建出最小流动单元;针对最小流动单元,利用流体动力学微分方程组,量化单位长度压力损失与球体直径、气体密度和初速度之间关系,得到简化的一维最小流动单元压力损失计算式;在采空区流场试验平台上验证该计算公式,针对4个入口断面,分别完成26个初速度值与压力损失的实测,且随着断面风速的增加,实测压力损失也增加,且实测压力损失与计算压力损失的比值先减小后趋于稳定,该比值定义为修正系数,进而得到修正系数平均值。结果表明:基于最小流动单元推导出简化的一维压力损失计算式;进一步用修正系数修正一维最小流动单元压力损失计算式,得到拟三维的压力损失计算式,从而实现采空区气体流动压力损失的简捷计算。